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Projektleiter:
Dr. Anne Bernhardt
Laufzeit:
01.05.2016 - 31.10.2018
Projektbeschreibung:
Osteozyten spielen eine bedeutende Rolle bei der Regulation der Homöostase im Knochen und beim Remodeling des Knochengewebes. Aufgrund der erschwerten Zugänglichkeit zu den in kompakter Knochenmatrix eingebetteten Zellen, sowie der Tatsache, dass isolierte primäre Osteozyten als Monolayer in vitro rasch dedifferenzieren, wurden die meisten in vitro Untersuchungen an Osteozyten bisher mit Hilfe von Zelllinien der Maus durchgeführt.
Im Rahmen des Projekts soll ein in vitro Kokulturmodell aus primären humanen Osteozyten und Osteoklasten, und im späteren Verlauf auch Osteoblasten etabliert werden. Um eine geeignete dreidimensionale Umgebung für Osteozyten zu schaffen, sollen Kollagengele verwendet werden, die außerdem mit biomimetisch mineralisierten Kollagenfibrillen modifiziert werden. So wird eine in vitro Umgebung geschaffen, die der natürlichen Knochenmatrix chemisch sehr ähnlich ist, aber dennoch eine bessere Manipulierbarkeit bietet und somit mikroskopische, molekularbiologische und biochemische Untersuchungen ermöglicht. Humane Osteoblasten werden in Kollagengelen unter osteogener Stimulation kultiviert, so dass eine Differenzierung zu Osteozyten erfolgt. Parallel werdem humane Osteozyten aus Knochengewebe isoliert und in modifizierte Kollagengele eingebettet. Dabei soll der osteozytäre Phänotyp durch die dreidimensionale mineralisierte Umgebung erhalten werden. 3D Konstrukte mit eingebetteten Osteozyten werden dann auf der Oberfläche mit Osteoklastenvorläuferzellen besiedelt. Hierbei wollen wir zunächst der Frage nachgehen, ob die Osteoklastogenese in vitro durch Kokultivierung mit Osteozyten moduliert wird und es Anhaltspunkte für eine Beeinflussung von Osteozyten durch Osteoklasten gibt. In einem finalen Konstrukt sollen dann alle drei Knochenzellspezies – Osteoblasten, Osteoklasten und Osteozyten – in einem optimierten 3D Kollagengel kultiviert werden. Durch die ausschließliche Verwendung primärer humaner Zellen in einer knochenmatrixähnlichen dreidimensionalen Umgebung wird ein in vitro Modell geschaffen, das die Wechselwirkung zwischen den Knochenzellen abbildet und der Situation im lebenden Knochen relativ nahe kommen kann. Dieses Modell soll die in vitro Untersuchung des Einflusses verschiedener Faktoren (z.B. mechanischer Stimulation, aber auch von Medikamenten) auf das Knochenremodeling ermöglichen.
Projektbearbeiterin:
Dr. Anne Bernhardt